1、第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論生態(tài)毒理學(xué) 研究各種有毒有害因素，尤其是化學(xué)性環(huán)境污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境影響及其人類之外其他生物種類包括動(dòng)物、植物和微生物等的損害作用規(guī)律及防治措施的科學(xué)。新興科學(xué) 發(fā)展迅速整個(gè)生物社會(huì)損害作用防治對(duì)策第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論31.生態(tài)毒理學(xué)產(chǎn)生的社會(huì)背景工業(yè)革命以來全世界人口增長(zhǎng)趨勢(shì)人口問題 產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大資源過度開發(fā)環(huán)境污染問題環(huán)境污染生態(tài)破壞公害病生態(tài)系統(tǒng)破壞保障社會(huì)可持續(xù)發(fā)展環(huán)境與資源保護(hù)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論4核污染、生化和化學(xué)武器第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論5海洋石油泄漏石油污染成海洋生態(tài)噩夢(mèng)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論6海灣戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響生態(tài)環(huán)境脆弱帶被代替幾率大，競(jìng)爭(zhēng)程度高可恢

2、復(fù)原狀機(jī)會(huì)小界面速度變化快，空間移動(dòng)力強(qiáng) 抗干擾能力弱第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論7太湖水華事件第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論8沙漠化和土地荒漠主要成因自然因素人為因素地球氣候變化長(zhǎng)期干旱降水量減少和干燥化過渡放牧過渡砍伐過度開墾過渡灌溉 水資源不合理分配和管理長(zhǎng)期浸泡引起的土地濕害排水不良和生態(tài)環(huán)境破壞-鹽堿化 沙漠化土壤侵蝕雨水沖刷風(fēng)蝕13%87%第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論9全球性沙漠化分布亞洲非洲澳大利亞、新西蘭附近島嶼歐洲北美洲南美洲輕度中度重度極重第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論10大氣污染的生態(tài)毒理效應(yīng)植物葉面損傷、光合作用減弱、結(jié)構(gòu)損傷土壤酸化肥力下降減緩正常生長(zhǎng)、發(fā)育降低抵抗力生物中毒和死亡心血管疾病、呼吸道疾患

3、和癌癥發(fā)病率增加第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論11水體污染的生態(tài)毒理效應(yīng)重金屬毒物（Cu,Pb,Ni,Zn,Cr等）可溶性硫化物和有機(jī)物溶解性氣體酸堿污染農(nóng)藥石油烴類魚貝類死亡毒物蓄積水生動(dòng)物孵化和生長(zhǎng)發(fā)育影響食物鏈轉(zhuǎn)移溶解氧下降水產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降急慢性中毒、介水傳染病、癌癥發(fā)病率升高第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論12土壤污染的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)農(nóng)藥的直接毒害土壤污染植物生長(zhǎng)，發(fā)育影響天敵減少，授粉過程影響土壤生物群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化水體生物種類和數(shù)量減少生物相穩(wěn)定性降低，反饋機(jī)制失調(diào)慢性中毒和傳染病第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論13環(huán)境污染物的生態(tài)毒性效應(yīng)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論14生物對(duì)環(huán)境變化的多層次反應(yīng)及研究對(duì)象基因DNA,蛋白

4、質(zhì)組織器官個(gè)體種群群落生態(tài)效應(yīng)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論15對(duì)環(huán)境污染及其后果的認(rèn)識(shí)更為深刻公害病 放射線（核素暴露）等效應(yīng)的復(fù)雜性和長(zhǎng)期性急性毒性、慢性毒性、食物鏈轉(zhuǎn)移、 “三致”作用多種生物同時(shí)受累污染規(guī)模和影響區(qū)域的擴(kuò)大稀釋模式飛返模式污染物種類增多、流域或跨國(guó)界污染、全球性環(huán)境影響第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論2. 毒理學(xué)的歷史沿革古代：利用動(dòng)物毒汁或植物提取物用于狩獵、戰(zhàn)爭(zhēng)或行刺。中世紀(jì)：古羅馬、古希臘、古埃及的文獻(xiàn)中關(guān)于有毒植物和金屬毒物等的記載；我國(guó)的“神農(nóng)嘗百草”。萌發(fā)：15世紀(jì)瑞士醫(yī)學(xué)家Paracelsus提出“藥物與毒物的區(qū)別在于劑量”。近代：18世紀(jì)下半葉，西班牙人Orfiia對(duì)當(dāng)時(shí)認(rèn)為

5、有毒的物質(zhì)用狗做實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，成為實(shí)驗(yàn)毒理學(xué)的先例。之后的100多年，應(yīng)用各種基礎(chǔ)學(xué)科，提出了各種假說并進(jìn)行測(cè)試，初步形成了毒理學(xué)的理論，經(jīng)典毒理學(xué)開始發(fā)展。經(jīng)典毒理學(xué)生態(tài)毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論What is there that is not poison?Paracelsus(1493-1548，瑞士) 所有物質(zhì)都是毒物，沒有不是毒物的物質(zhì)。適當(dāng)?shù)膭┝繀^(qū)分決定其為毒物還是藥物。 沒有物質(zhì)天生是毒物，是劑量決定其是否為毒物。 All substances are poisons, there is none which is not a poison. The right do

6、se differentiates a poison and remedy. No substance is a poison by itself. It is the dose that makes a substance a poison.第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論劑量-效應(yīng)關(guān)系Paracelsus(1493-1548，瑞士) 1567年，礦工肺塵病和礦工的其他疾病發(fā)表 - 開創(chuàng)職業(yè)毒理學(xué)研究 化學(xué)品低劑量時(shí)可以治療疾病，但高劑量時(shí)就變成了毒物。第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論19暴露劑量與生物效應(yīng)之間的關(guān)系死亡疾病亞臨床變化體內(nèi)環(huán)境污染物負(fù)荷增加生理學(xué)反應(yīng)失代償狀態(tài)代償狀態(tài)可逆狀態(tài)暴露劑量小大第一章生態(tài)毒

7、理學(xué)緒論中國(guó)古代毒理學(xué)發(fā)展歷史神農(nóng)本草經(jīng)上品 120種 無毒 可以長(zhǎng)期攝入而無害中品 120種 藥物 防治疾病的藥物下品 120種 有毒 610年(隋) 諸病源候論巢遠(yuǎn)方著 752年(唐) 外臺(tái)秘要王燾著1247年(宋) 洗冤錄宋慈著 服毒、解毒和驗(yàn)毒方法1590年(明) 本草綱目 李時(shí)珍著 鉛中毒的詳細(xì)描述1637年(明) 天工開物 宋應(yīng)星著 職業(yè)性汞中毒預(yù)防方法第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代毒理學(xué)發(fā)展歷史Orfila 西班牙醫(yī)生(1787-1853) 毒性試驗(yàn) 系統(tǒng)觀察和描述了化學(xué)物質(zhì)與生物體反應(yīng)之間的關(guān)系，描述了中毒癥狀和形態(tài)學(xué)變化第二次 世界大戰(zhàn)后 化工產(chǎn)業(yè)急速發(fā)展，職業(yè)中毒，環(huán)境污染事件

8、農(nóng)藥、藥物、化纖、塑料、合成橡膠、染料1969年，Truhaut首次提出生態(tài)毒理學(xué)的概念第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 環(huán)境毒理學(xué)是研究物理、化學(xué)和生物因素，特別是化學(xué)因素對(duì)以人為主的生物機(jī)體損害作用及其機(jī)制的科學(xué)。 生態(tài)毒理學(xué)是研究各種有毒有害因素，尤其是化學(xué)性環(huán)境污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境影響及其人類之外其他生物種類包括動(dòng)物、植物和微生物等的損害作用規(guī)律及防治措施的科學(xué)。環(huán)境毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論23生態(tài)毒理學(xué)與環(huán)境毒理學(xué) 研究目的 研究對(duì)象模式實(shí)驗(yàn)生物環(huán)境毒理學(xué)污染物對(duì)人類的毒性作用及規(guī)律人體或人群非人類模式實(shí)驗(yàn)生物哺乳動(dòng)物植物微生物細(xì)胞株生態(tài)毒理學(xué)污染物對(duì)人類和非人類生物，尤其是野生生物的

9、毒性作用及規(guī)律非人類生物野生動(dòng)植物和細(xì)菌非哺乳動(dòng)物蚯蚓、魚、浮游動(dòng)植物植物微生物 發(fā)光菌生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論對(duì)后代的影響米糠油事件，女性育齡患者的孩子，頭胎多為流產(chǎn)、畸形（黑體嬰、鬼齒）、行為異常、智力不足日本米糠油事件日本的九州、四國(guó)等地區(qū)幾十萬只雞突然死亡第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論日本的水俁病甲基汞中毒入浴的智子第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論日本的骨痛病鉻中毒第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論272.生態(tài)毒理學(xué)的研究任務(wù)和內(nèi)容 2.為控制和治理環(huán)境污染提供科學(xué)方法 5.促進(jìn)綠色GDP增長(zhǎng) 4.生態(tài)標(biāo)志物研究 3.為環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù) 1.闡明環(huán)境污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜性從單一物種到生態(tài)系從小時(shí)到世紀(jì)時(shí)間尺度

10、空間尺度從厘米到全球生態(tài)毒理學(xué)起源理想的生態(tài)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論28生態(tài)毒理學(xué)研究?jī)?nèi)容 闡明生態(tài)系統(tǒng)中有毒有害因素對(duì)動(dòng)物、植物及微生物在分子、細(xì)胞、器官、個(gè)體、種群及群落等不同生命層次的損害作用及作用機(jī)理, 揭示這些因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，進(jìn)而為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)提供科學(xué)依據(jù). 環(huán)境有害因素動(dòng)物、植物、微生物分子、細(xì)胞、器官個(gè)體、種群和群落損害作用及其規(guī)律生態(tài)影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論29生態(tài)毒理學(xué)的分支科學(xué)（1）(根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)分類)理論生態(tài)毒理學(xué)應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)生態(tài)毒理學(xué)現(xiàn)代相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科和技術(shù)成果 研究有關(guān)概念,基本理論,基本研究模型綜合分析和邏輯推理根據(jù)室內(nèi),室外實(shí)驗(yàn)

11、獲取生態(tài)毒理學(xué)資料新理論,新知識(shí)歸納和整理運(yùn)用生態(tài)毒理學(xué)和相關(guān)學(xué)科的理論和方法保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的方法和措施現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論30生態(tài)毒理學(xué)的分支科學(xué)（2）根據(jù)對(duì)象分類植物生態(tài)毒理學(xué)動(dòng)物生態(tài)毒理學(xué)微生生態(tài)物毒理學(xué)細(xì)胞生態(tài)毒理學(xué)分子生態(tài)毒理學(xué)根據(jù)領(lǐng)域和行業(yè)分類工業(yè)生態(tài)毒理學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)毒理學(xué)城市生態(tài)物毒理學(xué)礦區(qū)生態(tài)毒理學(xué)交通生態(tài)毒理學(xué)根據(jù)系統(tǒng)分類大氣生態(tài)毒理學(xué)陸地生態(tài)毒理學(xué)濕地生態(tài)物毒理學(xué)淡水生態(tài)毒理學(xué)河口生態(tài)毒理學(xué)海洋生態(tài)毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論3. 生態(tài)毒理學(xué)研究方法體外實(shí)驗(yàn) in vitro 1 組織和器官水平 2 細(xì)胞水平 3 亞細(xì)胞水平 4 分子水平優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，快速，經(jīng)濟(jì)，實(shí)驗(yàn)條件

12、易于控制缺點(diǎn)： 不能反映代謝過程及代謝產(chǎn)物的毒性 缺乏體內(nèi)的反饋和負(fù)反饋調(diào)節(jié)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論體內(nèi)實(shí)驗(yàn) in vivo 1 急性毒性實(shí)驗(yàn)：一次染毒或24小時(shí)內(nèi)重復(fù)染毒 2 亞急性或亞慢性毒性實(shí)驗(yàn)：13個(gè)月之內(nèi)連續(xù)染毒 3 慢性毒性實(shí)驗(yàn)：6個(gè)月以上或終生染毒 4 特殊毒性：致突變、致癌、致畸毒性優(yōu)點(diǎn)： 反映受試物的綜合性生物學(xué)效應(yīng)和整體狀態(tài)下，各種生物學(xué)效應(yīng)，可控制干擾因素、重現(xiàn)性好等缺點(diǎn)： 劑量問題、種屬差異、暴露時(shí)間、假陽(yáng)、陰性問題 時(shí)間和財(cái)力4. 環(huán)境毒理學(xué)研究方法第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論Rachel Carson (1962年) “寂靜的春天（Silent Spring）” 科學(xué)給人類帶來

13、好處，同時(shí)應(yīng)該關(guān)注科學(xué)的負(fù)面效應(yīng)法國(guó)科學(xué)院Rene Truhaut提出Ecotoxicology(1969) 為保護(hù)自然物種和種群研究化學(xué)物質(zhì)的負(fù)面作用 20世紀(jì)60年代 對(duì)流域環(huán)境進(jìn)行環(huán)境調(diào)查，探討污染成因、污染的生態(tài)危害、毒理學(xué)研究以及污染水域恢復(fù)途徑等 70年代以后 發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量資金治理污染。點(diǎn)源污染得到較好的控制，水域污染的勢(shì)頭受到有效抑制，不少水域環(huán)境質(zhì)量已有明顯的改善和恢復(fù)。國(guó)外生態(tài)毒理學(xué)研究狀況第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論34當(dāng)前我國(guó)的主要生態(tài)和環(huán)境問題自然環(huán)境先天不足 舊賬新債疊加共存生態(tài)惡化形勢(shì)嚴(yán)峻環(huán)境污染嚴(yán)重生態(tài)危害和健康問題日漸突出新一輪社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力全球變暖加劇我國(guó)生

14、態(tài)、環(huán)境惡化資料來源：國(guó)家科技長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 “六五”、“七五”期間 水源保護(hù)課題、京津地區(qū)水系和全國(guó)重要河流、湖泊環(huán)境質(zhì)量的污染狀況評(píng)估 “八五”期間 全國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀況評(píng)價(jià)，開展污水凈化治理研究 “九五”期間 “三河”（淮河、海河、遼河）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）的治理與恢復(fù) “十五”期間 實(shí)施“三河”、“三湖”水污染防治我國(guó)生態(tài)毒理學(xué)發(fā)展概況第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)環(huán)境毒理學(xué)發(fā)展的影響細(xì)胞生物學(xué)分子生物學(xué)生物化學(xué)生物物理學(xué)細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平研究遺傳毒性、發(fā)育毒性從器官水平研究一般毒性研究基因組學(xué)，蛋白組學(xué)代謝組學(xué)等生物學(xué)技術(shù)先進(jìn)的分析設(shè)備神經(jīng)行為學(xué)，臟器毒理學(xué)等實(shí)驗(yàn)方法的進(jìn)步第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代技術(shù)在環(huán)境毒理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)用膜片鉗技術(shù)研究細(xì)胞膜離子通道的影響熒光標(biāo)記法研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能自旋共振技術(shù)直接測(cè)定生物樣品中的自由基核磁共振技術(shù)研究生物大分子構(gòu)象，或直接觀察環(huán)境污染物在動(dòng)物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過程第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 近年來，人類基因組、小鼠基因組及水稻基因組測(cè)定的完成，隨著各種動(dòng)、植物基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進(jìn)展，環(huán)境基因組學(xué)、環(huán)境蛋白質(zhì)組學(xué)及環(huán)境酶學(xué)、環(huán)境代謝組學(xué)正在興起。 這些研究領(lǐng)域的迅速發(fā)展，